Question

為測定碳酸鈣純度（設所含雜質為SiO₂），同學們設計了如下兩個實驗方案：
【方案I】
（1）組裝發生并測定生成氣體體積的實驗裝置，并檢驗氣密性；
（2）稱取碳酸鈣樣品Wg；
（3）加入過量鹽酸；
（4）收集并測定生成的氣體體積VmL．
問題I-1：如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實驗者發現的殘缺，那么測定的碳酸鈣的純度會______（填“偏高、偏低、無影響”）．
問題I-2：在方框中畫出測定生成的氣體體積的裝置簡圖．
【方案II】
（1）稱取碳酸鈣樣品Wg；
（2）在錐形瓶中用Cmol/L鹽酸VmL（過量）溶解樣品；
（3）加入甲基橙作指示劑，再用濃度為C₁mol/L的標準氫氧化鈉溶液滴定過量的鹽酸，用去氫氧化鈉溶液V₁毫升．（已知甲基橙的變色范圍是pH=3.1～4.4）
問題II-1：未濾去不溶物SiO₂，對測定結果是否有影響？（填有或無）______；
理由是______．
問題II-2：碳酸鈣純度表達式______．
【方案評價】
你認為以上兩個方案中，最好的方案是______，
另一個方案不夠好的理由是______．

Answer 1

【方案Ⅰ】、問題I-1如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實驗者發現的殘缺，依據天平稱量原理分析，砝碼質量減小，稱量出物質的質量減小，所以那么測定的碳酸鈣的純度會偏低；
故答案為：偏低；
問題I-2；測定生成的氣體體積的裝置是測定反應生成二氧化碳氣體的條件，可以利用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法測定，導氣管短進長出裝置圖為：；
故答案為：；
【方案Ⅱ】問題II-1：酸堿中和反應終點是利用指示劑甲基橙變色確定，甲基橙的變色范圍是pH=3.1～4.4，滴定終點為弱酸性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不與氫氧化鈉溶液反應，不需要過濾；
故答案為：無，甲基橙變色時，溶液呈弱酸性，此時SiO₂不會與氫氧化鈉溶液發生反應；
問題II-2：稱取碳酸鈣樣品Wg，在錐形瓶中用C mol/L鹽酸V mL（過量）溶解樣品，加入甲基橙作指示劑，再用濃度為C₁mol/L的標準氫氧化鈉溶液滴定過量的鹽酸，用去氫氧化鈉溶液V₁毫升，所以溶解碳酸鈣需要的氯化氫物質的量=Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，則碳酸鈣物質的量=0.5（Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L），碳酸鈣純度=

(CV-C1V1)×10-3×0.5×100

W

×100%=

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
故答案為：

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
【方案評價】對比實驗方案，分析判斷方案Ⅱ測定結果更準確；方案Ⅰ中氣體體積難于準確測定，實驗操作復雜，不易準確測定；
故答案為：方案II，測量生成的CO₂的體積操作較繁瑣，誤差較大；計算時還需將其折算成標準狀況時的體積，比較復雜．